تجزیه و تحلیل و محاسبه مدارهای الکتریکی. P1. تجزیه و تحلیل و محاسبه مدار الکتریکی جریان مستقیم. قوانین اساسی مدارهای DC
در زیر شماره کامل گروه (مثلاً 3ASU-2DB-202)، نام خانوادگی و I. O. دانشجو را یادداشت کنید. کد کاملگزینه طراحی، به عنوان مثال، KR6-13 - کد نسخه سیزدهم وظایف کار دوره KR6.
در پایین برگه (مرکز) نام شهر و سال جاری را بنویسید.
2. در صفحه بعد، یک "چکیده" از کار تکمیل شده ارائه می شود (حداکثر 2/3 صفحه) با توضیح مختصرطراحی نمودار مدارها، روش های مورد استفاده (قوانین، قوانین و غیره) برای تجزیه و تحلیل نمودارهای مدار و نتایج به دست آمده از انجام وظایف.
به عنوان مثال، یک حاشیه نویسی برای اولین کار تکمیل شده.
"در کار 1، یک مدار الکتریکی پیچیده محاسبه شد جریان مستقیمبا دو منبع ولتاژ و شش انشعاب. هنگام تجزیه و تحلیل مدار و محاسبه آن از روش های زیر استفاده شد: روش قوانین کیرشهوف، روش ولتاژهای گرهی (دو گره)، قانون اهم تعمیم یافته و روش ژنراتور معادل. صحت نتایج محاسبات با ساختن نمودار پتانسیل مدار دوم و انجام شرط تعادل توان تایید شد.
به همین ترتیب، حاشیه نویسی از وظایف تکمیل شده 2 و 3 کار ارائه شده است.
3. در صفحه سوم مبحث تکلیف 1 کار درسی را یادداشت کنید و در زیر آن (در پرانتز) کد نسخه محاسبه شده تکلیف را مثلا KR6.1-13 بنویسید. نمودار الکتریکی مدار در زیر ترسیم شده است (با رعایت GOST 2.721-74) و در زیر آن داده های اولیه برای محاسبه یک گزینه داده شده از جدول 6.1 نوشته شده است، به عنوان مثال: E 1 = 10 ولت، E 2 = 35 ولت، آر 1 = 15 اهم، آر 2 = ... و غیره
4. در مرحله بعد، محاسبه گام به گام نمودار مدار با سرفصل های مربوط به هر مرحله (مرحله)، با ترسیم نمودارهای طراحی لازم با جهت مثبت مشروط جریان و ولتاژ انشعابات، با ثبت معادلات و فرمول ها به صورت کلی و به دنبال آن جایگزینی مقادیر عددی مقادیر فیزیکی موجود در فرمول ها و با ثبت نتایج محاسبات میانی (برای معلم برای جستجوی خطاهای احتمالی در محاسبه). نتایج محاسبات نباید بیش از چهار تا پنج رقم قابل توجه گرد شود و اعداد ممیز شناور را در صورت بزرگ یا کوچک بیان کنند.
توجه! هنگام محاسبه مقادیر اصلیداده ها برای محاسبه نمودارهای مدار (مقادیر EMF موثر E، مقادیر امپدانس زشاخه ها) به عنوان مثال توصیه می شود مقادیر آنها را به اعداد کامل گرد کنید ز= 13/3 » 4 اهم.
5. نمودارها و نمودارها بر اساس GOST با استفاده از مقیاس های یکنواخت در امتداد محورها و نشان دهنده ابعاد بر روی کاغذ گراف (یا روی ورق هایی با شبکه ریز هنگام کار بر روی رایانه شخصی) ترسیم می شوند. شکل ها و نمودارها باید شماره گذاری و برچسب گذاری شوند، به عنوان مثال، شکل. 2.5. نمودار برداری ولتاژ و جریان یک مدار الکتریکی. شماره گذاری هر دو شکل و فرمول در هر سه کار یکسان است!
7. پیشنهاد می‌شود گزارش‌های مربوط به هر تکلیف را برای بررسی بر روی برگه‌های منگنه‌شده با فرمت A4 به استاد ارائه دهید و سپس قبل از دفاع از اثر صحافی شود.
8. بر اساس نتایج محاسبات و سازه های گرافیکینتیجه گیری برای هر کار یا در پایان گزارش - برای کل کار تنظیم می شود. بر آخرین صفحهدانش آموز روی گزارش و تاریخ اتمام کار امضای خود را می گذارد.
توجه!
1. کارهای انجام شده با سهل انگاری برای ثبت نام مجدد به دانش آموزان بازگردانده می شود. معلم همچنین گزارش‌هایی را برای بازبینی با خطاهای مشخص‌شده در برگه‌ها یا با فهرستی از نظرات و توصیه‌ها برای تصحیح خطاها در صفحه عنوان به دانش‌آموزان بازمی‌گرداند.
2. پس از دفاع از درس، یادداشت‌های توضیحی دانش‌آموزان گروه‌ها با علامت و امضای استاد (دو معلم) در صفحات عنوان، که در بیانیه مربوطه و در دفترچه‌های دانش‌آموز نیز درج شده است، جهت نگهداری به بخش تحویل داده می‌شود. برای دو سال.
نکته: هنگام تدوین جدول 6.1. انواع تکلیف 1، برنامه Variant 2 استفاده شد که توسط دانشیار، Ph.D. رومیانتسوا R.A. (RGGU، مسکو)، و نسخه های وظیفه 6.2 و وظیفه 6.3. برگرفته شده (با رضایت نویسندگان) از آثار: Antonova O.A.، Karelina N.N.، Rumyantseva M.N. محاسبه مدارهای الکتریکی (دستورالعمل های روش شناختی برای کار دوره در درس "مهندسی برق و الکترونیک". - M.: MATI، 1997.
تمرین 1
تجزیه و تحلیل و محاسبه مدار الکتریکی
جریان مستقیم
برای گزینه مشخص شده در جدول 6.1:
6.1.1. مقادیر پارامترهای عناصر مدار را بنویسید و نمودار طراحی مدار را مطابق با GOST ترسیم کنید که جهت مشروط مثبت جریان ها و ولتاژ شاخه ها را نشان می دهد. انتخاب یک نمودار مدار تعمیم یافته (شکل 1: آ, ب, Vیا جی) به شرح زیر انجام می شود. اگر شماره گزینه تعیین شده توسط معلم برای انجام KR6 برای دانش آموز نبدون باقیمانده بر 4 تقسیم می شود (و در گزینه شماره 1)، سپس نمودار در شکل. 1 آ; با باقیمانده 1 (و در گزینه شماره 2)، طرح در شکل. 1 ب; با باقیمانده 2 (و در گزینه شماره 3) - نمودار در شکل. 1 V; و در نهایت، با باقیمانده 3، مدار در شکل. 1 جی.
6.1.2. تجزیه و تحلیل توپولوژیکی نمودار مدار را انجام دهید (تعداد شاخه ها، گره ها و مدارهای مستقل را تعیین کنید).
6.1.3. تعداد معادلات مورد نیاز برای محاسبه زنجیره را با استفاده از قانون اول و دوم کیرشهوف بنویسید.
6.1.4. نمودار مدار را با جایگزین کردن مثلث غیرفعال مدار با یک ستاره معادل، با محاسبه مقاومت پرتوهای آن (شاخه) ساده کنید.
6.1.7. محاسبه جریان و ولتاژ هر شش شاخه مدار اصلی را با ساختن نمودار پتانسیل در مقیاس یکی از مدارها که در شاخه‌های آن حداقل یک منبع ولتاژ گنجانده شده است، بررسی کنید و تأیید کنید که شرایط تعادل قدرت وجود دارد. ملاقات کرد.
6.1.8. صحت محاسبه تکلیف 1 (همراه با معلم) را با مقایسه داده های به دست آمده با داده های محاسبه شده با استفاده از برنامه Variant نصب شده بر روی رایانه در یک آزمایشگاه تخصصی (کلاس) بخش بررسی کنید. دستورالعمل های مختصربرای کار با برنامه در قسمت کاری نمایشگر به همراه رابط برنامه نمایش داده می شود.
6.1.9. نتیجه گیری را بر اساس نتایج کار انجام شده 1 تدوین کنید.
جدول 6.1
گزینه هایی برای تکلیف 1 کار دوره KR6
| شماره var | E 1، B | E 2، B | E 3، B | E 4، ب | E 5، B | E 6، B | آر 1، اهم | آر 2، اهم | آر 3، اهم | آر 4، اهم | آر 5، اهم | آر 6 اهم | شعبه برای MEG | ||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | 16- | 10- | ||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| جدول 6.1(ادامه) | |||||||||||||||
| شماره var | E 1، B | E 2، B | E 3، B | E 4، ب | E 5، B | E 6، B | آر 1، اهم | آر 2، اهم | آر 3، اهم | آر 4، اهم | آر 5، اهم | آر 6 اهم | شعبه برای MEG | ||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | 10- | 16- | ||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
جدول 6.1(ادامه)
| شماره نسخه | E 1، B | E 2، B | E 3، B | E 4، ب | E 5، B | E 6، B | آر 1، اهم | آر 2، اهم | آر 3، اهم | آر 4، اهم | آر 5، اهم | آر 6 اهم | شعبه برای MEG |
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||
| خط تیره (--) در فیلدهای جدول به معنای عدم وجود این منبع ولتاژ است اکدر نمودار مدار |
ارسال کار خوب خود در پایگاه دانش ساده است. از فرم زیر استفاده کنید
دانشجویان، دانشجویان تحصیلات تکمیلی، دانشمندان جوانی که از دانش پایه در تحصیل و کار خود استفاده می کنند از شما بسیار سپاسگزار خواهند بود.
ارسال شده در http://www.allbest.ru
گروه اتوماسیون و مهندسی برق
B3.B.11 مهندسی برق و الکترونیک
دستورالعمل تمرینات عملی
توسط رشته جهت آموزش
260800 سازمان فناوری محصولات و پذیرایی
پروفایل آموزشی
فناوری سازماندهی کسب و کار رستوران
مدرک تحصیلی (مدرک) لیسانس
Ufa 2012UDK 378.147:621.3
گردآوری شده توسط: معلم ارشد Gallyamova L.R.
معلم ارشد فیلیپووا O.G.
داور: رئیس گروه ماشین های الکتریکی و تجهیزات الکتریکی
دکترای علوم فنی، پروفسور آیپوف R.S.
مسئول موضوع: رئیس گروه اتوماسیون و مهندسی برق، کاندیدای علوم فنی، دانشیار گالیماردانوف I.I.
2. تحلیل مدارهای جریان سینوسی بدون انشعاب
و تعیین پارامترهای مدارهای معادل. نمودارهای برداری، مثلث های ولتاژ، مقاومت ها و توان ها
کتابشناسی - فهرست کتب
موتور ناهمزمان زنجیر سه فاز
1. تجزیه و تحلیل و محاسبه مدارهای الکتریکی DC خطی
1.1 اطلاعات نظری
مدار الکتریکی مجموعه ای از دستگاه های الکتریکی است که مسیری را برای جریان الکتریکی ایجاد می کند، فرآیندهای الکترومغناطیسی که در آن با در نظر گرفتن مفاهیم نیروی الکتروموتور با معادلات توصیف می شوند. جریان الکتریسیتهو ولتاژ برق
عناصر اصلی مدار الکتریکی (شکل 1.1) منابع و مصرف کنندگان انرژی الکتریکی هستند.
شکل 1.1 عناصر اساسی یک مدار الکتریکی
ژنراتورهای DC و سلول های گالوانیکی به طور گسترده ای به عنوان منابع انرژی الکتریکی جریان مستقیم استفاده می شوند.
منابع انرژی الکتریکی با emf E توسعه یافته و مقاومت داخلی R0 مشخص می شوند.
مصرف کنندگان انرژی الکتریکی مقاومت ها، موتورهای الکتریکی، حمام های الکترولیز، لامپ های الکتریکی و غیره هستند. در آنها انرژی الکتریکی به مکانیکی، حرارتی، نوری و غیره تبدیل می شود. در یک مدار الکتریکی، جهت مثبت emf E در نظر گرفته می شود. جهت منطبق با نیروی وارد بر یک بار مثبت، یعنی. از منبع "-" به منبع تغذیه "+".
هنگام محاسبه مدارهای الکتریکی، منابع واقعی انرژی الکتریکی با مدارهای معادل جایگزین می شوند.
مدار معادل منبع EMF حاوی EMF E و مقاومت داخلی R0 منبع است که بسیار کمتر از مقاومت Rn مصرف کننده برق است (Rн >> R0). اغلب در محاسبات مقاومت داخلی منبع EMF برابر با صفر است.
برای بخش مداری که حاوی منبع انرژی نیست (به عنوان مثال، برای مدار شکل 1.2، a)، رابطه بین جریان I و ولتاژ U12 توسط قانون اهم برای بخش مدار تعیین می شود:
که در آن c1 و c2 پتانسیل نقاط 1 و 2 مدار هستند.
Y R مجموع مقاومت ها در یک بخش از مدار است.
R1 و R2 مقاومت های مقاطع مدار هستند.
شکل 1.2 نمودار الکتریکیبخش مدار: الف - فاقد منبع انرژی؛ ب - حاوی منبع انرژی
برای بخشی از مدار حاوی منبع انرژی (شکل 1.2، ب)، قانون اهم به عنوان عبارت نوشته می شود.
که در آن E EMF منبع انرژی است.
R = R1 + R2 مجموع محاسباتی مقاومت مقاطع مدار است.
R0 مقاومت داخلی منبع انرژی است.
رابطه بین انواع توان در یک مدار الکتریکی (تراز قدرت) از معادله تعیین می شود:
UR1 = UR2 + URp، (1.3)
که در آن UR1 = UEI مجموع جبری توان منابع انرژی است.
UR2 - مجموع جبری توان مصرف کننده (قدرت خالص) (P2 = UI)؛
URp = УI2R0 - توان کل به دلیل تلفات در مقاومت منبع.
مقاومت ها و همچنین مقاومت سایر وسایل الکتریکی مصرف کننده انرژی الکتریکی هستند. موازنه توان توسط قانون پایستگی انرژی تعیین می شود، در حالی که در هر مدار الکتریکی بسته مجموع جبری توان منابع انرژی برابر است با مجموع جبری توان مصرف کنندگان انرژی الکتریکی.
ضریب اقدام مفیدنگرش توسط نگرش تعیین می شود
هنگام محاسبه مدارهای الکتریکی DC خطی بدون انشعاب و منشعب می توان از روش های مختلفی استفاده کرد که انتخاب آنها به نوع مدار الکتریکی بستگی دارد.
هنگام محاسبه مدارهای الکتریکی پیچیده، در بسیاری از موارد توصیه می شود که آنها را با تا کردن، جایگزینی بخش های جداگانه مدار با اتصالات مقاومت سریال، موازی و مخلوط با یک مقاومت معادل با استفاده از روش تبدیل معادل (روش تغییر شکل) مدارهای الکتریکی ساده کنید.
1.1.1 روش تبدیل های معادل
مدار الکتریکی با اتصال سریالمقاومت (شکل 1.3، a) با یک مدار با یک مقاومت معادل Rek (شکل 1.3، b) جایگزین می شود، که برابر با مجموع تمام مقاومت های مدار است:
Rek = R1 + R2 +…+ Rn = , (1.5)
که در آن R1، R2…Rn مقاومت های تک تک بخش های مدار هستند.
شکل 1.3 مدار الکتریکی با اتصال سری مقاومت ها
در این حالت، جریان I در مدار الکتریکی بدون تغییر باقی می‌ماند، تمام مقاومت‌ها با جریان یکسانی عبور می‌کنند. ولتاژها (افت ولتاژ) در مقاومت ها هنگام اتصال سری به تناسب مقاومت های هر بخش توزیع می شوند:
U1/R1 = U2/R2 = … = Un/Rn.
هنگام اتصال مقاومت ها به صورت موازی، تمام مقاومت ها تحت ولتاژ U یکسان هستند (شکل 1.4). توصیه می شود یک مدار الکتریکی متشکل از مقاومت های موازی متصل با مداری با مقاومت معادل Rek جایگزین شود که از عبارت تعیین می شود.
مجموع مقادیر متقابل مقاومت های بخش های شاخه های موازی مدار الکتریکی کجاست.
Rj مقاومت بخش موازی مدار است.
n تعداد شاخه های موازی زنجیره است.
شکل 1.4 مدار الکتریکی با اتصال موازی مقاومت ها
مقاومت معادل یک بخش از مدار متشکل از مقاومت های یکسان متصل به موازات برابر با Rek = Rj/n است. هنگامی که دو مقاومت R1 و R2 به صورت موازی به هم متصل می شوند، مقاومت معادل به صورت تعیین می شود
و جریان ها به طور معکوس متناسب با این مقاومت ها توزیع می شوند، در حالی که
U = R1I1 = R2I2 = … = RnIn.
با اتصال مخلوطی از مقاومت ها، به عنوان مثال. در حضور مقاطع یک مدار الکتریکی با اتصال سری و موازی مقاومت ها، مقاومت معادل مدار مطابق با عبارت تعیین می شود.
در بسیاری از موارد، تبدیل مقاومت های متصل به یک مثلث (شکل 1.5) به یک ستاره معادل (شکل 1.5) نیز توصیه می شود.
شکل 1.5 مدار الکتریکی با اتصال مثلث و ستاره مقاومت ها
در این مورد، مقاومت پرتوهای ستاره معادل با فرمول تعیین می شود:
R1 = ; R2 = ; R3 =
که در آن R1، R2، R3 مقاومت پرتوهای ستاره مقاومت معادل هستند.
R12، R23، R31 - مقاومت اضلاع مثلث مقاومت معادل. هنگام جایگزینی ستاره مقاومت با یک مثلث مقاومت معادل، مقاومت آن با استفاده از فرمول محاسبه می شود:
R31 = R3 + R1 + R3R1/R2; R12 = R1 + R2 + R1R2/R3; R23 = R2 + R3 + R2R3/R1.
1.1.2 روش بکارگیری قوانین کیرشهوف
در هر مدار الکتریکی، مطابق با قانون اول کیرشهوف، مجموع جبری جریان های هدایت شده به یک گره برابر با صفر است:
که در آن Ik جریان در شاخه k ام است.
مطابق با قانون دوم کیرشهوف، مجموع جبری EMF منابع قدرت در هر مدار بسته یک مدار الکتریکی برابر است با مجموع جبری افت ولتاژ در عناصر این مدار:
هنگام محاسبه مدارهای الکتریکی با استفاده از روش اعمال قوانین Kirchhoff، جهت مثبت مشروط جریان در شاخه ها انتخاب می شود، سپس مدارهای بسته انتخاب می شوند و جهت مثبت دور زدن مدارها مشخص می شود. در این مورد، برای راحتی محاسبات، توصیه می شود جهت بای پس یکسان را برای همه مدارها (به عنوان مثال، در جهت عقربه های ساعت) انتخاب کنید.
برای به دست آوردن معادلات مستقل، لازم است که هر مدار جدید حداقل شامل یک شاخه جدید (B) باشد که در مدارهای قبلی گنجانده نشده است.
تعداد معادلات کامپایل شده بر اساس قانون اول کیرشهوف یک کمتر از تعداد گره های Ny در مدار در نظر گرفته می شود: NI = Ny - 1. در این حالت، جریان های هدایت شده به گره به طور معمول مثبت در نظر گرفته می شوند، و جریان های جهت دار. از گره به عنوان منفی.
تعداد باقیمانده معادلات NII = NВ - Nу + 1 مطابق قانون دوم کیرشهوف، که در آن NВ تعداد شاخه ها است، جمع آوری می شود.
هنگام تنظیم معادلات بر اساس قانون دوم کیرشهوف، اگر جهات منابع با جهت انتخاب شده دور زدن مدار، بدون توجه به جهت جریان در آنها، مطابقت داشته باشد، emf در نظر گرفته می شود. اگر مغایرت وجود داشته باشد، آنها با علامت "-" نوشته می شوند. افت ولتاژ در شاخه هایی که جهت مثبت جریان با جهت بای پس منطبق است، صرف نظر از جهت EMF در این شاخه ها - با علامت "+". اگر با جهت بای پس منطبق نباشد، افت ولتاژ با علامت "-" ثبت می شود.
در نتیجه حل سیستم حاصل از معادلات N، مقادیر واقعی مقادیر تعیین شده با در نظر گرفتن علامت آنها پیدا می شود. در این حالت، کمیت هایی که دارای علامت منفی هستند، در واقع جهتی بر خلاف جهت پذیرفته شده مرسوم دارند. جهت کمیت هایی که علامت مثبت دارند با جهت پذیرفته شده مرسوم منطبق است.
1.2 مسائلی که باید در طول درس عملی حل شوند
جریان را در مدار الکتریکی جریان مستقیم تعیین کنید (شکل 1.5، a). EMF منبع تغذیه: E1 = 40 ولت، E2 = 20 ولت، مقاومت های داخلی: R01 = 3 اهم، R02 = 2 اهم، پتانسیل های مدارهای 1 و 2: c1 = 80 ولت، c2 = 60 ولت، مقاومت مقاومت R1 = 10 اهم، R2 = 10 اهم.
پاسخ: I = 1.6 A.
شکل 1.5 مدار الکتریکی DC
ولتاژ تغذیه U مدار الکتریکی DC (شکل 1.5، b) و همچنین مقاومت بار Rn را تعیین کنید، اگر ولتاژ در پایانه های بار Un = 100 V، جریان در مدار I = 10 A، مقاومت هر یک از سیم های مدار Rп = 0.6 اهم.
پاسخ: U = 112 V; Rn = 10 اهم.
برای مدار الکتریکی (شکل 1.1)، جریان I، ولتاژ در پایانه های مصرف کننده U، قدرت منبع تغذیه P1، توان P2 مدار خارجی، راندمان نصب، اگر emf توان را تعیین کنید. منبع E = 10 ولت، مقاومت داخلی آن R0 = 1 اهم، مقاومت بار Rn = 4 اهم. مقاومت سیم های تغذیه را نادیده بگیرید.
پاسخ: I = 2 A; U = 8 V; P1 = 20 W; P2 = 16 W; z = 80%.
مقاومت کل R0 و توزیع جریان در مدار الکتریکی DC را تعیین کنید (شکل 1.6). مقاومت مقاومت: R1 = R2 = 1 اهم، R3 = 6 اهم، R4 = R5 = 1 اهم، R6 = R7 = 6 اهم، R8 = 10 اهم، R9 = 5 اهم، R10 = 10 اهم. ولتاژ منبع تغذیه U = 120 ولت.
شکل 1.6 نمودار مدار الکتریکی برای مسئله 1.2.4
برای یک مدار الکتریکی جریان مستقیم (شکل 1.7)، مقاومت معادل Rek و جریان کل I در مدار و همچنین افت ولتاژ DU در مقاومت های R1، R2، R8 را تعیین کنید. مقاومت مقاومت: R1 = 5 اهم، R2 = 4 اهم، R3 = 20 اهم، R4 = 30 اهم، R5 = 50 اهم، R6 = 10 اهم، R7 = 5 اهم، R8 = 1.8 اهم. EMF منبع تغذیه E = 50 ولت، مقاومت داخلی منبع را نادیده بگیرید.
شکل 1.7 نمودار مدار الکتریکی برای مسئله 1.2.5
برای شرایط مسئله 1.2.5 اتصال ستاره R3, R5, R6 را به یک مثلث معادل تبدیل کنید و مقاومت اضلاع آن را محاسبه کنید.
شکل 1.8 مدار پل را برای اتصال مقاومت ها در مدار DC با ولتاژ منبع تغذیه U = 120 V نشان می دهد. مقدار و جهت جریان I5 را در مورب پل تعیین کنید اگر مقاومت های مقاومت عبارتند از: R1 = 25 Ohm، R2 = 5 اهم، R3 = 20 اهم، R4 = 10 اهم، R5 = 5 اهم.
شکل 1.8 مدار پل برای اتصال مقاومت ها
برای مدار الکتریکی جریان مستقیم (شکل 1.9)، جریان های I1 - I3 را در شاخه ها با استفاده از قوانین Kirchhoff تعیین کنید. EMF E1 = 1.8 V، E2 = 1.2 V. مقاومت مقاومت: R1 = 0.2 اهم، R2 = 0.3 اهم، R3 = 0.8 اهم، R01 = 0.6 اهم، R02 = 0.4 اهم.
شکل 1.9 نمودار مدار الکتریکی برای مسئله 1.2.8
با استفاده از قوانین Kirchhoff، جریان های I1 - I3 را در شاخه های مدار الکتریکی نشان داده شده در شکل 1.10 تعیین کنید. EMF منابع تغذیه: E1 = 100 ولت، E2 = 110 ولت؛ مقاومت مقاومت: R1 = 35 اهم، R2 = 10 اهم، R3 = 16 اهم.
در مدار الکتریکی جریان مستقیم (شکل 1.10، ب) آمپرمتر PA1: I5 = 5 A. با استفاده از قوانین Kirchhoff جریان را در تمام شاخه های مدار I1 I4 تعیین کنید. مقاومت مقاومت: R1 = 1 اهم، R2 = 10 اهم، R3 = 10 اهم، R4 = 4 اهم، R5 = 3 اهم، R6 = 1 اهم، R7 = 1 اهم، R8 = 6 اهم، R9 = 7 اهم؛ EMF E1 = 162 ولت، E2 = 50 ولت، E3 = 30 ولت.
شکل 1.10 مدارهای الکتریکی DC: الف - به مسئله 1.2.9. ب - به مسئله 1.2.10
در مدار الکتریکی جریان مستقیم نشان داده شده در شکل 1.11 a، جریان I1 I5 در شاخه ها را با استفاده از روش جریان حلقه تعیین کنید. ولتاژ U12 و U34 بین نقاط 1-2 و 3-4 مدار. یک معادله تعادل قدرت ایجاد کنید. EMF منبع تغذیه E = 30 ولت، جریان منبع جریان J = 20 میلی آمپر، مقاومت های مقاومت R1 = 1 کیلو اهم، R2 = R3 = R4 = 2 کیلو اهم، R5 = 3 کیلو اهم.
در مدار الکتریکی DC نشان داده شده در شکل 1.11 ب، جریان های انشعابات را با استفاده از روش جریان حلقه تعیین کنید. EMF منابع تغذیه E 1 = 130 ولت، E2 = 40 ولت، E3 = 100 ولت؛ مقاومت R1 = 1 اهم، R2 = 4.5 اهم، R3 = 2 اهم، R4 = 4 اهم، R5 = 10 اهم، R6 = 5 اهم، R02 = 0.5 اهم، R01 = R03 = 0 اهم.
شکل 1.11 مدارهای الکتریکی DC: الف - به مسئله 1.2.11; ب - به مسئله 1.2.12
2. آنالیز مدارهای جریان سینوسی بدون انشعاب و تعیین پارامترهای مدارهای معادل. نمودارهای برداری، مثلث های ولتاژ، مقاومت ها و توان ها
2.1 اطلاعات نظری
در مدار الکتریکی یک جریان سینوسی با مقاومت فعال R (جدول 2.1)، تحت تأثیر ولتاژ سینوسی u = Umsinт، یک جریان سینوسی i = Imsinт ایجاد می شود که همزمان با فاز با ولتاژ است، زیرا فازهای اولیه ولتاژ U و جریان I برابر با صفر هستند (wu = 0، wi = 0). در این حالت، زاویه تغییر فاز بین ولتاژ و جریان μ = ūu - ūi = 0، که نشان می دهد برای این مدار وابستگی تغییرات ولتاژ و جریان بر روی یک نمودار خطی در طول زمان با یکدیگر منطبق است.
مقاومت کل مدار با استفاده از قانون اهم محاسبه می شود:
در یک مدار الکتریکی یک جریان سینوسی حاوی یک سیم پیچ با اندوکتانس L (جدول 2.1)، تحت تأثیر ولتاژ u = Um sin(мт + /2) که طبق قانون سینوسی متغیر است، یک جریان سینوسی i = Imsincht ظاهر می شود. تاخیر در فاز با ولتاژ با زاویه /2.
در این حالت فاز اولیه ولتاژ wu = /2 و فاز اولیه جریان wi = 0. زاویه تغییر فاز بین ولتاژ و جریان c = (wu - wi) = /2.
در یک مدار الکتریکی یک جریان سینوسی با یک خازن با ظرفیت C (جدول 2.1)، تحت تأثیر ولتاژ u = Umsin(ут - /2)، یک جریان سینوسی i = Imsinт ایجاد می شود و ولتاژ را روی خازن به پیش می برد. یک زاویه /2.
زاویه فاز اولیه جریان wi = 0 و ولتاژ wu = - / 2. زاویه تغییر فاز بین ولتاژ U و جریان I c = (wu - wi) = - /2.
در یک مدار الکتریکی با اتصال سری مقاومت فعال R و سلف L، جریان با زاویه μ › 0 از ولتاژ عقب می‌افتد. در این حالت، مقاومت کل مدار برابر است با:
هدایت مدار
جایی که G = R/Z2 - هدایت فعال مدار.
BL = XL/Z2 - واکنشی هدایت القاییزنجیر.
زاویه فاز بین ولتاژ و جریان:
c = arctg XL/R = arctg BL/G. (2.4)
به طور مشابه، می توانید فرمول های محاسبه مربوطه را برای مدارهای الکتریکی جریان سینوسی با ترکیب های مختلف عناصر R، L و C، که در جدول 2.1 آورده شده است، به دست آورید.
توان مدار با راکتانس های فعال، القایی و خازنی (R، L و C):
که در آن P = I2R - توان فعال،
QL = I2XL - جزء القایی توان راکتیو،
QC = I2XC - جزء خازنی توان راکتیو.
در یک مدار الکتریکی بدون انشعاب از یک جریان سینوسی با اندوکتانس L، ظرفیت C و مقاومت فعال، تحت شرایط خاص، رزونانس ولتاژ می تواند رخ دهد (وضعیت خاصی از یک مدار الکتریکی که در آن راکتانس القایی آن XL برابر با راکتانس خازنی XC است. جریان). بنابراین، رزونانس ولتاژ زمانی اتفاق می‌افتد که راکتانس‌های مدار برابر باشند، یعنی. در XL = XС.
مقاومت مدار در رزونانس Z = R، یعنی. مقاومت کل مدار در رزونانس ولتاژ دارای حداقل مقدار برابر با مقاومت فعال مدار است.
زاویه فاز بین ولتاژ و جریان در تشدید ولتاژ
ц = су - сi = arctg = 0،
در این حالت جریان و ولتاژ در فاز هستند. ضریب توان مدار دارای حداکثر مقدار است: cos c = R/Z = 1 و جریان در مدار نیز به حداکثر مقدار I = U/Z = U/R می رسد.
توان راکتیو مدار در رزونانس ولتاژ:
Q = QL - QC = I2XL - I2XС = 0.
توان اکتیو مدار در رزونانس بیشترین مقدار را به دست می آورد که برابر با توان کل است: P = UI cos c = S.
هنگام ساخت یک نمودار برداری برای یک مدار الکتریکی با مقاومت های متصل به صورت سری، مقدار اولیه جریان است، زیرا در این حالت مقدار جریان در تمام بخش های مدار یکسان است.
جریان در مقیاس مناسب ترسیم می شود (mi = n A/cm)، سپس نسبت به جریان در مقیاس پذیرفته شده (mu = n V/cm) افت ولتاژ DU در مقاومت های مربوطه در ترتیب مکان آنها رسم می شود. در مدار و ولتاژ (شکل 2.1).
شکل 2.1 ساخت یک نمودار برداری
2.2 مثالی از حل یک مسئله معمولی
قرائت ابزارها در مدار الکتریکی AC را تعیین کنید (شکل 2.2). ولتاژ منبع تغذیه U = 100 ولت، مقاومت های فعال و راکتانس R = 3 Ohms، XL = 4 Ohms، XC = 8 Ohms هستند. یک نمودار برداری از جریان و ولتاژ بسازید.
شکل 2.2 مدار الکتریکی AC
امپدانس مدار الکتریکی:
امپدانس سیم پیچ:
قرائت آمپرمتر PA1 (جریان مدار):
Uk = I?Zk = 20 ? 5 = 100 ولت.
UC = I?ХС = 20 ? 8 = 160 ولت.
خواندن وات متر PW1:
Р = I2؟R = 202؟ 3 = 1200 وات = 1.2 کیلو وات.
نمودار برداری در شکل 2.3 نشان داده شده است.
شکل 2.3 نمودار برداری
2.3 مسائلی که در طول درس عملی باید حل شوند
برای یک مدار الکتریکی تک فاز AC بدون انشعاب، افت ولتاژ UL را در راکتانس القایی XL، ولتاژ U اعمال شده در مدار، P فعال، Q راکتیو و توان کل S و ضریب توان مدار را تعیین کنید، اگر مقاومت فعال و راکتیو R = XL = 3 اهم و افت ولتاژ در عنصر فعال UR = 60 ولت.
پاسخ: UL = 60 V; U = 84.8 V; P = 1.2 کیلو وات؛
Q = 1.2 kVAr; S = 1.697 kVA; cos= 0.71.
یک سیم پیچ با مقاومت فعال R = 10 اهم و اندوکتانس L = 133 mH و یک خازن با ظرفیت C = 159 μF به صورت سری به شبکه AC متصل می شوند. جریان I در مدار و ولتاژ سیم پیچ UC و خازن UC را در ولتاژ منبع تغذیه 120 ولت تعیین کنید، یک نمودار برداری از جریان ها و ولتاژها بسازید.
پاسخ: I = 5A; UK = 215 V; UC = 100 V..
جریان را در یک مدار الکتریکی AC بدون انشعاب حاوی مقاومت فعال و راکتیو تعیین کنید: R = 1 Ohm. XC = 5 اهم؛ XL = 80 اهم، و همچنین فرکانس f0 که در آن تشدید ولتاژ رخ می دهد، جریان I0، ولتاژ روی خازن UC و القایی UL در رزونانس، اگر ولتاژ تغذیه U = 300 ولت در فرکانس f = 50 هرتز باشد.
پاسخ: I = 3.4 A; f0 = 12.5 هرتز؛ I0 = 300 A; UC = UL = 6000 V.
اگر R = 30 اهم باشد، محاسبه کنید که در شکل 2.2 در چه ظرفیتی از خازن در مدار، رزونانس ولتاژ وجود خواهد داشت. XL = 40 اهم.
پاسخ: C = 78 µF.
3. محاسبه مدارهای سه فاز برای روش های مختلف اتصال گیرنده ها. تجزیه و تحلیل مدار برای حالت های متقارن و نامتقارن
3.1 اطلاعات نظری
یک سیستم منبع تغذیه سه فاز برای مدارهای الکتریکی ترکیبی از سه EMF یا ولتاژ سینوسی، از نظر فرکانس و دامنه یکسان است که در فاز نسبت به یکدیگر با زاویه 2/3 جابجا می شوند، یعنی. 120є (شکل 3.1).
شکل 3.1 نمودار برداری
در منابع تغذیه متقارن، مقادیر EMF برابر است. با نادیده گرفتن مقاومت داخلی منبع، می توانیم EMF متناظر منبع را برابر با ولتاژهای اعمال شده در پایانه های آن EA = UA، EB = UB، EC = UC در نظر بگیریم.
مدار الکتریکی که در آن یک سیستم سه فاز EMF یا ولتاژ کار می کند، سه فاز نامیده می شود. وجود داشته باشد راه های مختلفاتصال فازهای منابع برق سه فاز و مصرف کننده های برق سه فاز. رایج ترین اتصالات ستاره و مثلث است.
هنگام اتصال فازهای یک مصرف کننده برق سه فاز با یک "ستاره" (شکل 3.2)، انتهای سیم پیچ های فاز x، y و z در یک نقطه خنثی مشترک N و ابتدای فازهای A، B، ترکیب می شوند. C به سیم های خطی مربوطه متصل می شوند.
شکل 3.2 نمودار اتصال سیم پیچ فاز گیرنده "ستاره"
ولتاژهای UA، UB، UC بین ابتدا و انتهای فازهای مصرف کننده، ولتاژ فاز آن هستند. ولتاژهای UAV, UVS, USA که بین ابتدای فازهای مصرف کننده عمل می کنند ولتاژهای خطی هستند (شکل 3.2). جریان های خطی Il در خطوط تغذیه (IA، IB، IC) نیز جریان های فاز Iph هستند که از فازهای مصرف کننده عبور می کنند. بنابراین، در حضور یک سیستم سه فاز متقارن، هنگام اتصال فازهای مصرف کننده با "ستاره"، روابط زیر معتبر است:
Il = Iph، (3.1)
Ul = Uph. (3.2)
توان P فعال، Q راکتیو و توان S کل مصرف کننده برق با بار متقارن (ZA = ZB = ZC = Zph) و فازهای متصل به ستاره به عنوان مجموع توان فاز مربوطه تعیین می شود.
R = RA + RV + RS = 3 Rf;
Рф = Uф Iф cos ф;
Р = 3Uф Iф cos cph = 3 RфUл Iл cos cph;
Q = QA + QB + QC = 3 Qph;
Q = 3Uф Iф sin ф = 3 ХфUл Iл sin ф;
اتصالی که در آن ابتدای سیم پیچ بعدی فاز مصرف کننده برق به انتهای فاز قبلی متصل می شود (در این حالت ابتدای تمام فازها به سیم های خطی مربوطه متصل می شود) "مثلث" نامیده می شود.
هنگامی که توسط یک "مثلث" متصل می شود (شکل 3.3)، ولتاژهای فاز برابر با ولتاژهای خطی هستند.
Ul = Uph. (3.3)
شکل 3.3 نمودار اتصال سیم پیچ های فاز گیرنده در یک مثلث
با سیستم قدرت متقارن
UAV = UVС = UA = Uf = Ul.
رابطه بین جریان خطی و فاز هنگام اتصال یک مصرف کننده با یک مثلث و یک بار متقارن
Il = Iph. (3.4)
با مصرف کننده برق متقارن با اتصال فاز "مثلثی"، توان کل S، P فعال و Q راکتیو فازهای جداگانه مصرف کننده با استفاده از فرمول های به دست آمده برای اتصال فاز "ستاره" تعیین می شود.
سه گروه از لامپ های روشنایی با توان P = 100 وات هر کدام با ولتاژ نامی Unom = 220 ولت در یک پیکربندی ستاره ای با یک سیم خنثی متصل می شوند (شکل 3.4، a). در این حالت، در فاز A nA = 6 لامپ، در فاز B nA = 6 لامپ، در فاز C nB = 4 لامپ، در فاز C nC = 2 لامپ، به صورت موازی متصل می شوند. ولتاژ متقارن خطی منبع تغذیه Ul = 380 V. مقاومت فاز Zph و جریان فاز Iph مصرف کننده برق را تعیین کنید، یک نمودار برداری از جریان ها و ولتاژها بسازید، جریان IN را در سیم خنثی تعیین کنید.
شکل 3.4 سیستم قدرت سه فاز: الف - نمودار اتصال ستاره. ب - نمودار برداری
مقاومت فعال فازهای مصرف کننده:
RВ = = 120 اهم؛
RC = = 242 اهم،
در اینجا Uf = = 220 ولت.
جریان های فاز:
IB = = 1.82 A;
جریان در سیم خنثی به صورت گرافیکی تعیین می شود. شکل 3.4، ب) یک نمودار برداری از ولتاژها و جریان ها را نشان می دهد که از آن جریان در سیم خنثی را می یابیم:
3.3 مسائلی که در طول درس عملی باید حل شوند
یک مصرف کننده متقارن انرژی الکتریکی سه فاز با مقاومت فاز ZA = ZВ = ZС = Zф = R = 10 اهم توسط یک ستاره وصل شده و به یک شبکه سه فاز با ولتاژ متقارن Ul = 220 V متصل می شود (شکل 3.5، a ). قرائت آمپرمتر هنگام شکستن سیم خط B و توان کل مصرف کننده متقارن سه فاز را تعیین کنید. یک نمودار برداری از ولتاژها و جریان ها با بار متقارن و با قطع سیم B بسازید.
پاسخ: IA = 12.7 A; P = 4839 W.
مصرف کننده انرژی الکتریکی سه فاز با مقاومت فاز فعال و راکتیو: R1 = 10 اهم، R2 = R3 = 5 اهم و ХL = XC = 5 اهم، که توسط یک مثلث متصل شده است (شکل 3.5، b) و متصل به سه شبکه فاز با ولتاژ خطی Ul = 100 ولت با تغذیه متقارن. هنگامی که سیم خط C می شکند، قرائت آمپرمتر را تعیین کنید. تعیین جریان فاز و خطی و همچنین توان فعال، راکتیو و ظاهری هر فاز و کل مدار الکتریکی. یک نمودار برداری از جریان و ولتاژ بسازید.
پاسخ: IA = 20 A (در زمان استراحت). IAB = 10 A، IBC = ICA = 14.2 A;
IA = 24 A، IB = 15 A، IC = 24 A. RAV = 10 کیلو وات، RVS = RSA = 1 کیلو وات، R = 3 کیلو وات؛
QAB = 0 VAr، QВС = - 1 kVAr، QCA = 1 kVAr، Q = 0.
SAV = 1 kVA، SVС = SSA = 1.42 kVA، S = 4.85 kVA.
شکل 3.5 نمودار مدار الکتریکی: الف - به مسئله 3.3.1. ب - به مسئله 3.3.2
در مدار الکتریکی یک مصرف کننده متقارن سه فاز انرژی الکتریکی که توسط یک مثلث متصل شده است، قرائت آمپرمتر متصل به خط A IA = Il = 22 A، مقاومت مقاومت ها RАВ = RВС = RSA = 6 اهم، خازن ها ХАВ = ХВС = ХСА = 8 اهم. ولتاژ خط، توان فعال، راکتیو و ظاهری را تعیین کنید. یک نمودار برداری بسازید.
پاسخ: Ul = 127 ولت، P = 2.9 کیلو وات، Q = 3.88 kVAr، S = 4.85 کیلو ولت آمپر.
یک مصرف کننده برق متصل به یک "ستاره" با مقاومت های فاز فعال و راکتیو (القایی): RA = RВ = RC = Rf = 30 اهم، ХА = ХВ = ХС = Хф = 4 اهم در یک شبکه متقارن سه فاز با یک ولتاژ خطی Ul = 220 ولت جریان فاز و خط و توان اکتیو مصرف کننده را تعیین کنید. یک نمودار برداری از ولتاژها و جریان ها بسازید.
پاسخ: اگر = Il = 4.2 A; P = 1.6 کیلو وات.
برای شرایط مسئله 4.3.1، ولتاژها و جریان های فاز، توان فعال Pk مصرف کننده در طول اتصال کوتاه فاز B را تعیین کنید و برای این مورد یک نمودار برداری بسازید.
4. محاسبه مشخصات مکانیکی یک موتور ناهمزمان
4.1 اطلاعات نظری
ماشین ناهمزمان یک ماشین الکتریکی است که در آن یک میدان مغناطیسی دوار در حین کار برانگیخته می شود، اما روتور به صورت ناهمزمان می چرخد، یعنی با سرعت زاویه ای متفاوت از سرعت زاویه ای میدان.
یک ماشین ناهمزمان سه فاز از دو بخش اصلی تشکیل شده است: یک استاتور ثابت و یک روتور دوار.
مانند هر ماشین الکتریکی، یک ماشین ناهمزمان می تواند به عنوان یک موتور یا ژنراتور عمل کند.
ماشین های ناهمزمان عمدتاً در طراحی روتور متفاوت هستند. روتور از یک شفت فولادی، یک مدار مغناطیسی ساخته شده از ورقه های فولادی الکتریکی با شیارهای مهر شده تشکیل شده است. سیم پیچ روتور می تواند اتصال کوتاه یا فاز باشد.
رایج ترین آنها موتورهای ناهمزمان با روتور قفس سنجابی هستند. آنها ساده ترین در طراحی، آسان برای استفاده و مقرون به صرفه هستند.
موتورهای ناهمزمان مبدل های اصلی انرژی الکتریکی به انرژی مکانیکی هستند و اساس حرکت اکثر مکانیسم های مورد استفاده در تمام زمینه های فعالیت انسانی را تشکیل می دهند. عملکرد موتورهای آسنکرون تأثیر منفی بر محیط زیست ندارد. فضای اشغال شده توسط این ماشین ها کم است.
توان نامی موتور LV قدرت مکانیکی روی شفت در حالت عملکردی است که سازنده برای آن در نظر گرفته است. تعدادی از ظرفیت های اسمی توسط GOST 12139 ایجاد شده است.
سرعت چرخش همزمان nc توسط GOST 10683-73 ایجاد شده است و در فرکانس شبکه 50 هرتز دارای مقادیر زیر است: 500، 600، 750، 1000، 1500 و 3000 دور در دقیقه.
شاخص های بهره وری انرژی یک موتور ناهمزمان عبارتند از:
ضریب راندمان (بازده)، نشان دهنده نسبت توان مفید روی شفت به توان فعال مصرفی موتور از شبکه
ضریب توان cosс، نشان دهنده نسبت توان فعال مصرفی به کل توان مصرفی از شبکه است.
لغزش تفاوت بین سرعت موتور نامی n1 و nc سنکرون را مشخص می کند
مقادیر کارایی، cosс و لغزش به بار دستگاه بستگی دارد و در کاتالوگ ها آورده شده است. مشخصه مکانیکی نشان دهنده وابستگی گشتاور موتور به سرعت دورانی آن در ولتاژ و فرکانس ثابت شبکه تغذیه است. ویژگی های راه اندازی با مقادیر گشتاور راه اندازی، گشتاور حداکثر (بحرانی)، جریان شروع یا مضرب آنها مشخص می شود. جریان نامیرا می توان از فرمول قدرت نامی موتور تعیین کرد
جریان راه اندازی با داده های کاتالوگ تعدد جریان راه اندازی تعیین می شود.
گشتاور نامی موتور با فرمول تعیین می شود
سرعت اسمی روتور pN با فرمول تعیین می شود
گشتاور راه اندازی از داده های کاتالوگ تعیین می شود.
حداکثر گشتاور از داده های کاتالوگ تعیین می شود.
توان مصرفی موتور از شبکه در بار نامی بیشتر از توان نامی با مقدار تلفات در موتور است که با مقدار بازده در نظر گرفته می شود.
تلفات کل قدرت در موتور در بار نامی
مشخصه مکانیکی یک موتور ناهمزمان با استفاده از فرمول محاسبه می شود
که در آن sKP لغزش بحرانی است که در آن موتور حداکثر گشتاور (بحرانی) MMAX را ایجاد می کند.
s - لغزش جریان (به طور مستقل 8-10 مقدار را از 0 تا 1 از جمله sKP و sН بگیرید).
سرعت چرخش شفت با لغزش تعیین می شود
5. اندازه گیری های الکتریکی و ابزار
5.1 اطلاعات نظری
اشیاء اندازه گیری های الکتریکی همه کمیت های الکتریکی و مغناطیسی هستند: جریان، ولتاژ، توان، انرژی، شار مغناطیسی و غیره. دستگاه های اندازه گیری الکتریکی نیز به طور گسترده ای برای اندازه گیری کمیت های غیر الکتریکی (دما، فشار و غیره) استفاده می شوند. ابزارهای اندازه گیری الکتریکی برای دستگاه های ارزیابی و مقایسه مستقیم وجود دارد. ترازوهای ابزار، نوع جریان، سیستم ابزار، نام آن، موقعیت عملیاتی ترازو، کلاس دقت و ولتاژ تست عایق را نشان می‌دهند.
بر اساس اصل عملکرد، ابزارهای اندازه گیری مغناطیسی، الکترومغناطیسی، الکترودینامیکی، فرودینامیکی و همچنین حرارتی، القایی، الکتروشیمیایی و سایر ابزارهای اندازه گیری الکتریکی وجود دارد. اندازه گیری های الکتریکی را می توان با استفاده از متر دیجیتال نیز انجام داد. ابزارهای اندازه گیری دیجیتال (DMT) ابزارهای چند بردی و جهانی هستند که برای اندازه گیری مقادیر مختلف الکتریکی طراحی شده اند: جریان و ولتاژ متناوب و مستقیم، ظرفیت خازن، اندوکتانس، پارامترهای زمان بندی سیگنال (فرکانس، دوره، مدت زمان پالس) و ثبت شکل سیگنال، طیف آن و غیره
در ابزار اندازه‌گیری دیجیتال، کمیت آنالوگ (پیوسته) اندازه‌گیری شده ورودی به طور خودکار به کمیت گسسته مربوطه تبدیل می‌شود و به دنبال آن نتیجه اندازه‌گیری به شکل دیجیتال ارائه می‌شود.
بر اساس اصل کار و طراحی دستگاه های دیجیتال به الکترومکانیکی و الکترونیکی تقسیم می شوند.دستگاه های الکترومکانیکی دقت بالایی دارند اما سرعت اندازه گیری پایینی دارند. دستگاه های الکترونیکی از پایه الکترونیک مدرن استفاده می کنند.
یکی از مهمترین ویژگی های ابزار اندازه گیری الکتریکی دقت است. نتایج اندازه گیری مقادیر الکتریکی به دلیل وجود خطاهای مربوطه (تصادفی، سیستماتیک، اشتباه) به ناچار با مقدار واقعی آنها متفاوت است.
بسته به روش بیان عددی، خطاها بین مطلق و نسبی متمایز می شوند و در رابطه با ابزارهای نشانگر - نیز کاهش می یابد.
خطای مطلق یک دستگاه اندازه گیری تفاوت بین Ai اندازه گیری شده و مقادیر Ad واقعی کمیت اندازه گیری شده است:
بله = آی - جهنم. (4.1)
خطای مطلق ایده ای از دقت اندازه گیری نمی دهد، که با خطای نسبی اندازه گیری ارزیابی می شود، که نسبت خطای مطلق اندازه گیری به مقدار واقعی مقدار اندازه گیری شده است، که به صورت کسری یا درصد بیان می شود. از ارزش واقعی آن
برای ارزیابی دقت خود ابزارهای اندازه گیری نشانگر، از خطای کاهش یافته استفاده می شود، یعنی. نسبت خطای مطلق قرائت DA به مقدار اسمی Anom، بیان شده به صورت درصد، مربوط به بزرگترین قرائت دستگاه:
ابزارهای اندازه گیری الکتریکی به هشت کلاس دقت تقسیم می شوند: 0.05; 0.1; 0.2; 0.5; 1.0; 1.5; 2.5; 4 روی ترازو مشخص شده است. کلاس های دقت ابزارها با خطای داده شده تعیین می شوند.
هنگام اندازه‌گیری جریان‌های به اندازه کافی بزرگ، زمانی که دستگاه اندازه‌گیری برای چنین جریان‌هایی طراحی نشده است، شنت‌هایی به موازات مدار دستگاه متصل می‌شوند که مقاومتی با مقدار مشخصی هستند و دارای مقاومت نسبتاً پایین Rsh هستند، که بیشتر جریان اندازه‌گیری شده از طریق آن انجام می‌شود. گذشت. توزیع جریان بین دستگاه و شنت IA و Ish با مقاومت شاخه های مربوطه نسبت معکوس دارد.
در این مورد، جریان اندازه گیری شده I = IA + Ish، سپس
برای ساده کردن محاسبات، ضریب شنت برابر با Ksh = 10 در نظر گرفته می شود. 100 و 1000. هنگام اندازه گیری ولتاژهای به اندازه کافی بزرگ، یک مقاومت اضافی Rd به صورت سری به دستگاه متصل می شود که بیشتر ولتاژ اندازه گیری شده به آن تامین می شود.
شنت های اندازه گیری و مقاومت اضافی فقط در مدارهای الکتریکی DC استفاده می شود. مدارهای الکتریکی AC از ترانسفورماتورهای جریان (برای اندازه گیری جریان های بسیار بالا) و ترانسفورماتورهای ولتاژ (برای اندازه گیری ولتاژ بالا) استفاده می کنند.
5.2 مثالی از حل یک مسئله معمولی
برای اندازه گیری ولتاژ در یک مدار الکتریکی، از یک ولت متر با کلاس دقت 1.0 با حد اندازه گیری Unom = 300 V استفاده می شود. قرائت ولت متر Ui = 100 V. DU مطلق و خطاهای اندازه گیری نسبی و مقدار واقعی ولتاژ اندازه گیری شده را تعیین کنید. .
از آنجایی که مقدار واقعی (واقعی) کمیت اندازه گیری شده ناشناخته است، برای تعیین خطای مطلق از کلاس دقت دستگاه استفاده می کنیم (خطای کاهش یافته دستگاه برابر با کلاس دقت آن است، یعنی r = 1%):
خطای مربوطه
در نتیجه، مقدار ولتاژ اندازه گیری شده Ui = 100 V ممکن است با مقدار واقعی آن بیش از 3٪ متفاوت نباشد.
5.3 مسائلی که در طول درس عملی باید حل شوند
DI مطلق و خطای نسبی اندازه گیری جریان را با آمپرمتر با مقدار حد مجاز جریان اسمی Inom = 5 A و کلاس دقت 0.5 تعیین کنید. اگر قرائت آن (مقدار اندازه گیری شده) Ii = 2.5 A.
پاسخ: DI = 0.025 A، d = 1%.
مقدار حدی جریان اندازه گیری شده توسط یک میلی متر I = 4?10-3 A است که مقاومت آن RA = 5 اهم است. مقاومت Rsh شنت مورد استفاده برای گسترش حد اندازه گیری جریان به I = 15A را تعیین کنید.
پاسخ: Rsh = 1.33 mAhm.
مجموعه اندازه گیری الکتریکی K-505 مجهز به یک ولت متر با مقیاس دارای NV = 150 تقسیم و یک آمپر متر با مقیاس دارای NA = 100 تقسیم است. مقدار تقسیم مقیاس ابزار، قرائت های ولت متر، که فلش آن نشان دهنده 100 تقسیم است، و همچنین قرائت های آمپرمتر که فلش آن نشان دهنده 50 تقسیم است، برای حدود اندازه گیری جریان ها و ولتاژهایی که مقادیر اسمی آنها در جدول 54.1 ارائه شده است
جدول 4.1 پارامترهای ابزار
برای مدار الکتریکی (شکل 54.1)، جریان در شاخه ها و قرائت ولت متر РV1 را تعیین کنید که دارای مقاومت داخلی Rв = 300 اهم است. مقاومت مقاومت: R1 = 50 اهم، R2 = 100 اهم، R2 = 150 اهم، R4 = 200 اهم. EMF منابع تغذیه: E1 = 22 ولت، E2 = 22 ولت.
پاسخ: I1 = 0.026 A، I2 = 0.026 A، I3 = 0.052 A، Uv = 15.6 V.
شکل 5.1 نمودار مدار الکتریکی
کیت اندازه گیری الکتریکی K-505 مجهز به یک وات متر است که برای محدودیت های جریان و ولتاژ ارائه شده در جدول 5.2 طراحی شده است؛ مقیاس وات متر دارای N = 150 تقسیم است. قیمت تقسیم وات متر CW را برای تمام محدودیت های ولتاژ و جریان مربوط به قرائت های آن تعیین کنید. در طول اندازه‌گیری، سوزن وات‌متر در همه موارد با Nґ = 100 تقسیم منحرف شد.
جدول 5.2 پارامترهای ابزار
آمپرمتر طراحی شده برای حداکثر جریان مستقیم Inom = 20 A در مدار الکتریکی جریان مستقیم برای اندازه گیری جریان گنجانده شده است. قرائت آمپرمتر I = 10 A، Id جریان واقعی = 10.2 A. DI مطلق، d نسبی و خطای اندازه گیری g کاهش یافته را تعیین کنید. .
پاسخ: DI = 0.2 A; d = 2%; r = 1٪.
یک مدار الکتریکی با ولتاژ U = 220 ولت شامل یک ولت متر با مقاومت اضافی Rd = 4000 اهم، مقاومت ولت متر RB = 2000 اهم است. قرائت های ولت متر را تعیین کنید.
پاسخ: UB = 73.33 V.
آمپرمتر نوع M-61 با حد اندازه گیری Inom = 5 A با افت ولتاژ در پایانه های DUA = 75?10-3 V = 75 mV مشخص می شود. مقاومت آمپرمتر RA و توان مصرفی آن RA را تعیین کنید.
یک مقاومت اضافی Rd = 12 کیلو اهم به یک ولت متر با مقاومت داخلی 8 کیلو اهم متصل می شود. در صورت وجود مقاومت اضافی، می توانید از این ولت متر برای اندازه گیری ولتاژ تا 500 ولت استفاده کنید. تعیین کنید که چه ولتاژی را می توان با این دستگاه بدون مقاومت اضافی اندازه گیری کرد.
پاسخ: U = 200 V.
پانل متر می گوید: "220 ولت، 5 آمپر، 1 کیلووات ساعت = 500 دور." اگر مقادیر زیر در حین تأیید به دست آمد، خطای نسبی متر را تعیین کنید: U = 220 V، I = 3 A، دیسک 63 دور در 10 دقیقه انجام داد. یک نمودار مدار برای روشن کردن کنتور ارائه دهید.
پاسخ: d = 14.5٪.
پانل متر می گوید "1 کیلووات ساعت = 2500 دور دیسک." اگر دیسک کنتور 20 دور در 40 ثانیه انجام دهد، مصرف برق را تعیین کنید.
پاسخ: P = 720 W.
مقاومت آمپرمتر مغناطیسی بدون شنت RA = 1 اهم است. دستگاه دارای 100 بخش است، قیمت تقسیم 0.001 A/Division است. حد اندازه گیری دستگاه را هنگام اتصال شنت با مقاومت RШ = 52.6?10-3 اهم و مقدار تقسیم تعیین کنید.
جواب: 2 الف; 0.02 A/div.
حد بالایی اندازه گیری میکرو آمپرمتر 100 μA است، مقاومت داخلی 15 اهم است. مقاومت شنت چقدر باید برابر باشد تا حد بالایی اندازه گیری 10 برابر افزایش یابد؟
پاسخ: 1.66 اهم.
برای یک ولت متر الکترومغناطیسی با جریان انحراف کل 3 میلی آمپر و مقاومت داخلی 30 کیلو اهم، حد بالایی اندازه گیری و مقاومت مقاومت اضافی مورد نیاز برای افزایش حد بالایی اندازه گیری تا 600 ولت را تعیین کنید.
جواب: 90 ولت; 170 کیلو اهم.
کتابشناسی - فهرست کتب
1. کاساتکین، ع. مهندسی برق [متن]: کتاب درسی برای دانشجویان. غیر برقی متخصص. دانشگاه ها / A.S. کاساتکین، ام.و. نمتسوف. - چاپ ششم، بازنگری شده. - م.: دبیرستان، 2000. - 544 ص: بیمار.
2. مبانی نظریمهندسی برق [متن]: کتاب درسی / A.N. Gorbunov [و غیره]. - M.: UMC "TRIADA"، 2003. - 304 p.: ill.
3. نمتسوف، ام.و. مهندسی برق [متن]: کتاب درسی / M.V. Nemtsov, I.I. سوتلاکوا. - Rostov-n/D: Phoenix, 2004. - 567 p.: ill.
4. رکوس، جی.جی. مبانی مهندسی برق و الکترونیک صنعتی در مثال ها و مسائل با راه حل ها [متن]: کتاب درسی. کتابچه راهنما برای دانشجویانی که در رشته های تخصصی غیرالکترونیکی تحصیل می کنند. جهت آماده سازی دیپلم متخصص. در زمینه مهندسی و فناوری: پذیرفته شده توسط وزارت آموزش و پرورش و علوم فدراسیون روسیه / G.G. Recus. - م.: دبیرستان، 2008. - 343 ص: بیمار.
ارسال شده در Allbest.ru
...اسناد مشابه
محاسبه مدارهای الکتریکی خطی با منبع غیر سینوسی نیروی الکتروموتور. تعیین فرآیندهای گذرا در مدارهای الکتریکی خطی. بررسی مدار مغناطیسی منشعب جریان مستقیم به روش تقریب های متوالی.
تست، اضافه شده در 1396/06/16
توسعه ساختاری و محاسبه موتور ناهمزمان سه فاز با روتور زخمی. محاسبه استاتور، سیم پیچ و ناحیه دندانه آن. منطقه سیم پیچ و دندانه دار یک روتور زخمی. محاسبه مدار مغناطیسی ولتاژ شکاف مغناطیسی جریان مغناطیسی موتور
کار دوره، اضافه شده در 2013/06/14
محاسبه الکترومغناطیسی ماشین و توسعه طراحی آن. تعیین نسبت دنده، قطر آرمیچر و طول. سیم پیچ آرمیچر، اتصالات یکسان سازی. کلکتور و برس. محاسبه مدار مغناطیسی و سیم پیچ جبرانی.
کار دوره، اضافه شده در 2014/06/16
سنتز تنظیم کننده های سیستم کنترل برای درایو الکتریکی DC. مدل های موتور و مبدل. محاسبه و پیکربندی یک سیستم کنترل بردار جریان کلاسیک با استفاده از کنترل‌کننده‌های سرعت و جریان برای یک موتور ناهمزمان.
کار دوره، اضافه شده در 2014/01/21
محاسبه یک موتور ناهمزمان با روتور قفس سنجابی. انتخاب اندازه های اصلی محاسبه ابعاد ناحیه دندانه استاتور و شکاف هوا، روتور، جریان مغناطیسی. پارامترهای حالت عملیاتی محاسبه تلفات، مشخصات عملیاتی و راه اندازی.
کار دوره، اضافه شده در 10/27/2008
انتخاب ابعاد اصلی موتور آسنکرون نسخه اصلی. محاسبه استاتور و روتور. ابعاد ناحیه دندان استاتور و شکاف هوا. محاسبه جریان مغناطیسی پارامترهای حالت عملیاتی محاسبه تلفات و عملکرد موتور.
کار دوره، اضافه شده در 2012/04/20
مشخصات فنیچرثقیل هوایی. محاسبه زمان عملیات تحت بار و زمان سیکل. قدرت، گشتاور استاتیک و سرعت چرخش موتورهای مکانیزم حرکت. محاسبه خصوصیات مکانیکی طبیعی یک موتور ناهمزمان.
تست، اضافه شده در 2014/09/24
محاسبه حداکثر ابعاد عناصر یک اتصال استوانه ای صاف و گیج. تعیین تلورانس ها و حداکثر ابعاد اتصالات کلیددار و اسپلینت. انتخاب تناسب بلبرینگ نورد روی شفت و در محفظه. محاسبه زنجیره های بعدی مونتاژ.
کار دوره، اضافه شده در 10/04/2011
تنظیم فرکانس یک موتور ناهمزمان مشخصات مکانیکی موتور ساده ترین تجزیه و تحلیل حالت های عملیاتی. نمودار جایگزینی موتور ناهمزمان. قوانین کنترل انتخاب یک قانون کنترل منطقی برای نوع خاصی از محرک الکتریکی.
تست، اضافه شده در 2009/01/28
سیستم معادلات زنجیره ای بر اساس قوانین کیرشهوف به صورت نمادین. تعیین جریان در شاخه های مدار با استفاده از روش های جریان حلقه و ولتاژ گره. نمودار مدار نشان دهنده گره های مستقل، محاسبه جریان در شاخه انتخاب شده با استفاده از روش ژنراتور معادل.
معرفی................................................. .......................................... 4
1 بخش 1. محاسبه مدار الکتریکی DC پیچیده 5
1.1 محاسبه جریان ها بر اساس قوانین کیرشف ................................ 5
1.2 جایگزینی مثلث مقاومت با یک ستاره معادل ...................................... .......................................................... ...................... 6
1.3 محاسبه با استفاده از روش "جریان های حلقه" ................................................... ......... 8
1.4 تعادل قدرت مدار الکتریکی................................................ 9
1.5 محاسبه پتانسیل نقاط در مدار الکتریکی ................................ 10
2 بخش 2. محاسبه و تجزیه و تحلیل مدار الکتریکی AC 12
2.1 محاسبه جریان ها با استفاده از روش مختلط ................................... 12
2.2 تعیین توان اکتیو یک وات متر ................................... 14
2.3 موازنه توان اکتیو و راکتیو ................................... 14
2.4 نمودار برداری جریان ها ...................................... ...... 14
3 بند 3. محاسبه مدار الکتریکی سه فاز ................................... 15
3.1 محاسبه جریان فاز و خط ...................................... ...... 15
3.2 برق یک مدار الکتریکی سه فاز ................................... 16
3.3 نمودار برداری جریانها و ولتاژها...................................... 17
4 بند 4. محاسبه موتور ناهمزمان سه فاز....... 18
نتیجه................................................. ................................ 23
فهرست مراجع............................................... .......... 24
معرفی
مهندسی برق به عنوان یک علم رشته ای از دانش است که به پدیده های الکتریکی و مغناطیسی و آنها می پردازد. استفاده عملی. الکترونیک، مهندسی رادیو، درایوهای الکتریکی و سایر علوم مرتبط بر اساس مهندسی برق شروع به توسعه کردند.
انرژی الکتریکی در تمام زمینه های فعالیت انسان استفاده می شود. کارخانه‌های تولیدی در شرکت‌ها عمدتاً به صورت الکتریکی هدایت می‌شوند، یعنی. توسط موتورهای الکتریکی هدایت می شوند. ابزار و دستگاه های الکتریکی به طور گسترده ای برای اندازه گیری کمیت های الکتریکی و غیر الکتریکی استفاده می شوند.
گسترش مداوم استفاده از برق های مختلف و لوازم برقیدانش متخصصان در تمام زمینه های علمی، فنی و تولید مفاهیم اولیه در مورد پدیده های الکتریکی و الکترومغناطیسی و کاربرد عملی آنها را ضروری می کند.
دانش دانشجویان از این رشته با توجه به وضعیت فعلی تامین برق شرکت ها، کار مفید آنها را در آینده به عنوان مهندس تضمین می کند.
در نتیجه دانش کسب شده، یک مهندس متخصص غیر برق باید بتواند به طور ماهرانه تجهیزات الکتریکی و الکترونیکی و درایوهای الکتریکی مورد استفاده در شرایط تولید مدرن را راه اندازی کند و راه و روش های صرفه جویی در انرژی را بداند.
بخش 1. محاسبه مدار DC الکتریکی پیچیده
پارامترهای مدار در جدول 1 آورده شده است.
جدول 1 - پارامترهای نمودار مدار الکتریکی.
|
EMF منبع تغذیه 1 (E 1) |
|
|
EMF منبع تغذیه 2 (E 2) |
|
|
EMF منبع تغذیه 3 (E 3) |
|
|
مقاومت داخلی منبع تغذیه (R 01) |
|
|
مقاومت داخلی منبع تغذیه (R 02) |
|
|
مقاومت داخلی منبع تغذیه (R 03) |
|
|
مقدار مقاومت 1 (R 1) |
|
|
مقاومت 2 (R 2) |
|
|
مقدار مقاومت 3 (R 3) |
|
|
مقدار مقاومت 4 (R 4) |
|
|
مقدار مقاومت 5 (R 5) |
|
|
مقدار مقاومت 6 (R 6) |
1.1 محاسبه جریان بر اساس قوانین کیرشهوف
ما در نمودار جهت جریان در شاخه ها را نشان می دهیم (شکل 1).
طبق قانون اول کیرشهوف برای مدارهای جریان مستقیم، مجموع جبری جریان ها در هر گره یک مدار الکتریکی صفر است، یعنی. مجموع جریان های هدایت شده از گره برابر است با مجموع جریان های هدایت شده به گره.
ما معادلاتی را طبق قانون اول کیرشهوف برای گره ها می سازیم که تعداد آنها برابر است با (n-1) که n تعداد گره های مدار است:
الف) +I 1 + I 3 – I 2 = 0; (1.1)
ب) I 4 + I 6 – I 3 = 0; (1.2)
د) I 5 – I 1 – I 4 = 0. (1.3)
طبق قانون دوم کیرشهوف برای مدارهای جریان مستقیم در هر مدار بسته، مجموع جبری ولتاژهای روی عناصر مقاومتی برابر با مجموع جبری emf است.
ما معادلات را بر اساس قانون دوم کیرشهوف برای هر مدار می سازیم:
I) I 3 ∙ (R 3 + R 03) - I 1 ∙ (R 1 + R 01) + I 4 ∙ R 4 = E 3 - E 1; (1.4)
II) I 1 ∙ (R 1 + R 01) + I 2 ∙ (R 2 + R 02) + I 5 ∙ R 5 = E 1 + E 2; (1.5)
III) I 6 ∙ R 6 – I 4 ∙ R 4 – I 5 ∙ R 5 = 0. (1.6)
ما تمام معادلات حاصل را با هم به عنوان یک سیستم حل می کنیم و همه مقادیر شناخته شده را جایگزین می کنیم:
=>
(1.7)
پس از حل ماتریس، مقادیر مجهول جریان در شاخه ها را به دست می آوریم:
I 1 = - 0.615 A;
اگر جریان در انشعاب منفی شد، به این معنی است که جهت آن خلاف جهت انتخاب شده در نمودار است.
1.2 جایگزینی مثلث مقاومت با یک ستاره معادل
اجازه دهید "مثلث" bcd، مربوط به نمودار مدار الکتریکی، را به یک "ستاره" معادل تبدیل کنیم (شکل 2). مثلث اولیه توسط مقاومت های R 4، R 5، R 6 تشکیل می شود. در طول تبدیل، شرط هم ارزی مدار لزوما حفظ می شود، یعنی. جریان در سیم هایی که به مدار تبدیل شده می گذرد و ولتاژ بین گره ها مقادیر خود را تغییر نمی دهند.
هنگام تبدیل یک "مثلث" به "ستاره" از فرمول های محاسبه زیر استفاده می کنیم:
اهم (1.10)
در نتیجه تبدیل، مدار اصلی ساده شده است (شکل 3).
در مدار تبدیل شده فقط سه شاخه و بر این اساس سه جریان I 1 ، I 2 ، I 3 وجود دارد. برای محاسبه این جریان ها، کافی است یک سیستم سه معادله را مطابق قوانین کیرشهوف داشته باشیم:
(1.11)
هنگام ترسیم معادلات، جهت جریان و بای پس مدار به همان روشی که در یک مدار سه مداره انتخاب می شود.
ما سیستم را می سازیم و حل می کنیم:
(1.12)
پس از حل ماتریس، مقادیر مجهول جریان های I 1، I 2، I 3 را به دست می آوریم:
I 1 = -0.615 A;
با جایگزینی مقادیر جریان به دست آمده در معادلات کامپایل شده برای مدار سه مدار، جریان های باقیمانده I 4، I 5، I 6 را تعیین می کنیم:
1.3 محاسبه با استفاده از روش "جریان های حلقه".
ما به طور دلخواه جهت جریان های حلقه را در سلول های مدار اصلی تنظیم می کنیم. نشان دادن تمام جریان ها در یک جهت - در جهت عقربه های ساعت راحت تر است
معرفی
موضوع این درس: "محاسبه و تحلیل مدارهای الکتریکی".
پروژه دوره شامل 5 بخش است:
1) محاسبه مدارهای الکتریکی DC.
2) محاسبه مدارهای DC غیر خطی.
3) حل مدارهای الکتریکی AC خطی تک فاز.
4) محاسبه مدارهای الکتریکی خطی سه فاز جریان متناوب.
5) بررسی فرآیندهای گذرا در مدارهای الکتریکی.
هر تکلیف شامل ساختن نمودار است.
هدف از پروژه درسی مطالعه روش های مختلف برای محاسبه مدارهای الکتریکی است و بر اساس این محاسبات به ساخت انواع مختلفنمودارها
پروژه دوره از عناوین زیر استفاده می کند: مقاومت فعال R، Ohm; L - اندوکتانس، H; C - ظرفیت، Ф؛ XL، XC - راکتانس (خازنی و القایی)، اهم؛ I - جاری، A; U - ولتاژ، V; E - نیروی الکتروموتور، V; shi، shi - زاویه تغییر ولتاژ و جریان، درجه؛ P - توان فعال، W; Q - توان راکتیو، Var; S - توان کل، VA؛ ts - پتانسیل، V; NE یک عنصر غیر خطی است.
محاسبه مدارهای الکتریکی DC خطی
برای مدار الکتریکی (شکل 1) موارد زیر را انجام دهید:
1) ایجاد یک سیستم معادلات بر اساس قوانین کیرشهوف برای تعیین جریان در تمام شاخه های مدار.
2) تعیین جریان در تمام شاخه های مدار با استفاده از روش جریان حلقه.
3) تعیین جریان در تمام شاخه های مدار بر اساس روش پتانسیل گره.
4) ترازوی قدرت را ترسیم کنید.
5) نتایج محاسبات جاری برای نقاط 2 و 3 را به صورت جدول ارائه و مقایسه کنید.
6) یک نمودار پتانسیل برای هر حلقه بسته که شامل یک emf است بسازید.
E1=30 V; R4=42 اهم;
E2=40 V; R5=25 اهم;
R1=16 اهم; R6=52 اهم;
R2=63 اهم; r01=3 اهم;
R3=34 اهم; r02=2 اهم;
R1"=R1+r01=16+3=19 اهم؛
R2"=R2+r02=63+2=65 اهم.
بیایید جهت جریان ها را انتخاب کنیم.
بیایید جهت پیمایش خطوط را انتخاب کنیم.
بیایید یک سیستم معادلات بر اساس قانون کیرشهوف ایجاد کنیم:
E1=I1R1"+I5R5-I4R4
E2=I2R2"+I5R5+I6R6
E2=I4R4+I3R3+I2R2"
شکل 1. نمودار مدار DC
محاسبه مدارهای الکتریکی با استفاده از روش جریان حلقه.
بیایید جریان ها را مرتب کنیم
بیایید جهت جریان های حلقه را با توجه به EMF انتخاب کنیم
بیایید معادلاتی برای جریان های حلقه ایجاد کنیم:
Ik1 Х(R1"+R4+R5)-Ik2ЧR4+Ik3R5"=E1
Ik2 Х(R3+R+R2")-Ik1ЧR4+Ik3Ч=E2
Ik3 H(R6+R2"+R5)+Ik1×R5+Ik2×R2"=E2
بیایید مقادیر عددی EMF و مقاومت را در معادله جایگزین کنیم:
Ik1 CH86-Ik2CH42-+Ik3CH25=30
Ik1 CH42+Ik2CH141+Ik3CH65=40
Ik1 H(25)+Ik2H65+Ik3H142=40
بیایید سیستم را با استفاده از روش ماتریس (روش کرامر) حل کنیم:
D1= =5.273X105
D2= =4.255X105
D3= =-3.877X105
ما Ik را محاسبه می کنیم:
اجازه دهید جریان های مدار را بر حسب جریان های کانتور بیان کنیم:
I2 =Ik2+Ik3=0.482+(-44)=0.438 A
I4 =-Ik1+Ik2=0.482-0.591=-0.109A
I5 =Ik1 + Ik3=0.591+(-0.044)=0.547A
بیایید تراز قدرت را برای یک مدار معین ترسیم کنیم:
شکل=E1I1+E2I2=(30Х91)+(40Х38)=35.25 وات
Rpr.=I12R1"+I22R2"+I32R3+I42R4+I52R5+I62R6=(91)2H16+(38)2H 63 + (82)2H H34+(-09)2H42+(47)2H25+(44)Tts.5=H5.
1 محاسبه مدارهای الکتریکی با استفاده از روش پتانسیل گرهی
2 بیایید جریان ها را مرتب کنیم
3 گره ها را قرار دهید
4 بیایید یک معادله برای پتانسیل ها ایجاد کنیم:
ts1=(1?R3+1?R4+1?R1")-ts2Ч(1/R3)-ts3-(1/R4)=E1?R1"
ts2Ч(1/R3+1?R6+1?R2")-ts1Ч(1/R3)-ts3(1/R2") =(-E2 ?R2")
ts3Ch(1/R5+1?R4+1?R2")-ts2H(1/R2")-ts1H(1/R4)=E2?R2"
بیایید مقادیر عددی EMF و مقاومت را جایگزین کنیم:
ts1H0.104-ts2H0.029-ts3H0.023=1.57
Ts1H0.029+ts2H0.063-ts3H0.015=(-0.61)
Ts1H0.023-ts2H0.015+ts3H0.078=0.31
5 بیایید سیستم را با استفاده از روش ماتریس حل کنیم (روش کرامر):
1 = = (-7.803X10-3)
2 = = (-0.457X10-3)
3 = = 3.336X10-3
6 c را محاسبه کنید:
q2= = (-21X103)
7 یافتن جریان ها:
I1= (ts4- ts1+E)1?R1"=0.482A
I2= (ts2- ts3+E2) ?R2"=0.49A
I3= (ts1- ts2) ?R3=(-0.64)A
I4= (ts3- ts1) ?R4=(-0.28)A
I5= (ts3- ts4) ?R5= 0.35A
I6= (ts4- ts2) ?R6=(-0.023)A
8 نتایج محاسبات جاری با استفاده از دو روش در قالب یک جدول رایگان ارائه شده است
جدول 1 - نتایج محاسبات جاری با استفاده از دو روش
بیایید یک نمودار پتانسیل برای هر حلقه بسته از جمله EMF بسازیم.
شکل 3 - مدار مدار DC
E1=30 V; R4=42 اهم;
E2=40 V; R5=25 اهم;
R1=16 اهم; R6=52 اهم;
R2=63 اهم; r01=3 اهم;
R3=34 اهم; r02=2 اهم;
R1"=R1+r01=16+3=19 اهم؛
R2"=R2+r02=63+2=65 اهم.
ما پتانسیل تمام نقاط مدار را هنگام حرکت از عنصری به عنصر دیگر با دانستن مقدار و جهت جریان های انشعاب و EMF و همچنین مقادیر مقاومت محاسبه می کنیم.
اگر جریان در جهت با بای پس منطبق باشد، به معنای -، اگر با EMF منطبق باشد، به معنای + است.
ts2=ts1-I2R2"= 0 - 0.438 H 65 = - 28.47B
ts3=ts2+E2= - 28.47+40=11.53B
ts4=ts3-I4R4 = 11.58-(-4.57)=16.15B
ts4=ts4-I3R3 = 16.15-16.32=-0.17B
یک نمودار پتانسیل می سازیم، مقاومت مدار را در امتداد محور آبسیسا و پتانسیل نقاط در امتداد محور ارتین را با در نظر گرفتن علائم آنها رسم می کنیم.
مدار الکتریکی مجموعه ای از وسایل الکتریکی است که مسیری را برای جریان الکتریکی ایجاد می کند، فرآیندهای الکترومغناطیسی که در آن با در نظر گرفتن مفاهیم نیروی الکتروموتور، جریان الکتریکی و ولتاژ الکتریکی با معادلاتی توصیف می شوند.
عناصر اصلی مدار الکتریکی (شکل 1.1) منابع و مصرف کنندگان انرژی الکتریکی هستند.
شکل 1.1 عناصر اساسی یک مدار الکتریکی
ژنراتورهای DC و سلول های گالوانیکی به طور گسترده ای به عنوان منابع انرژی الکتریکی جریان مستقیم استفاده می شوند.
منابع انرژی الکتریکی با emf E توسعه یافته و مقاومت داخلی R0 مشخص می شوند.
مصرف کنندگان انرژی الکتریکی مقاومت ها، موتورهای الکتریکی، حمام های الکترولیز، لامپ های الکتریکی و غیره هستند. در آنها انرژی الکتریکی به مکانیکی، حرارتی، نوری و غیره تبدیل می شود. در یک مدار الکتریکی، جهت مثبت emf E در نظر گرفته می شود. جهت منطبق با نیروی وارد بر یک بار مثبت، یعنی. از منبع "-" به منبع تغذیه "+".
هنگام محاسبه مدارهای الکتریکی، منابع واقعی انرژی الکتریکی با مدارهای معادل جایگزین می شوند.
مدار معادل منبع EMF حاوی EMF E و مقاومت داخلی R0 منبع است که بسیار کمتر از مقاومت Rn مصرف کننده برق است (Rн >> R0). اغلب در محاسبات مقاومت داخلی منبع EMF برابر با صفر است.
برای بخش مداری که حاوی منبع انرژی نیست (به عنوان مثال، برای مدار شکل 1.2، a)، رابطه بین جریان I و ولتاژ U12 توسط قانون اهم برای بخش مدار تعیین می شود:
که در آن c1 و c2 پتانسیل نقاط 1 و 2 مدار هستند.
Y R مجموع مقاومت ها در یک بخش از مدار است.
R1 و R2 مقاومت های مقاطع مدار هستند.
شکل 1.2 نمودار الکتریکی یک بخش مدار: a - فاقد منبع انرژی. ب - حاوی منبع انرژی
برای بخشی از مدار حاوی منبع انرژی (شکل 1.2، ب)، قانون اهم به عنوان عبارت نوشته می شود.
که در آن E EMF منبع انرژی است.
R = R1 + R2 مجموع محاسباتی مقاومت مقاطع مدار است.
R0 مقاومت داخلی منبع انرژی است.
رابطه بین انواع توان در یک مدار الکتریکی (تراز قدرت) از معادله تعیین می شود:
UR1 = UR2 + URp، (1.3)
که در آن UR1 = UEI مجموع جبری توان منابع انرژی است.
UR2 - مجموع جبری توان مصرف کننده (قدرت خالص) (P2 = UI)؛
URp = УI2R0 - توان کل به دلیل تلفات در مقاومت منبع.
مقاومت ها و همچنین مقاومت سایر وسایل الکتریکی مصرف کننده انرژی الکتریکی هستند. موازنه توان توسط قانون پایستگی انرژی تعیین می شود، در حالی که در هر مدار الکتریکی بسته مجموع جبری توان منابع انرژی برابر است با مجموع جبری توان مصرف کنندگان انرژی الکتریکی.
راندمان نصب با نسبت تعیین می شود
هنگام محاسبه مدارهای الکتریکی DC خطی بدون انشعاب و منشعب می توان از روش های مختلفی استفاده کرد که انتخاب آنها به نوع مدار الکتریکی بستگی دارد.
هنگام محاسبه مدارهای الکتریکی پیچیده، در بسیاری از موارد توصیه می شود که آنها را با تا کردن، جایگزینی بخش های جداگانه مدار با اتصالات مقاومت سریال، موازی و مخلوط با یک مقاومت معادل با استفاده از روش تبدیل معادل (روش تغییر شکل) مدارهای الکتریکی ساده کنید.
